范海龍

一、目的

據(jù)《2011年中國(guó)鋼鐵工業(yè)企業(yè)信息化和工業(yè)化融合發(fā)展水平評(píng)估報(bào)告》統(tǒng)計(jì)，截止到2011年底我國(guó)鋼鐵工業(yè)有50%以上企業(yè)或企業(yè)集團(tuán)實(shí)現(xiàn)了信息化階段目標(biāo)。國(guó)內(nèi)大批大型鋼鐵企業(yè)通過(guò)建設(shè)鋼鐵企業(yè)專用的計(jì)劃模塊和制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES），實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備與企業(yè)管理平臺(tái)的上下連通， 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無(wú)縫連接與信息共享。

酒鋼集團(tuán)2012年立項(xiàng)實(shí)施了酒鋼不銹鋼MES系統(tǒng)，系統(tǒng)包括從銷售、計(jì)劃、執(zhí)行、產(chǎn)出及發(fā)貨全流程管理，兼顧原材料、輔材、設(shè)備、能源等管理系統(tǒng)，以生產(chǎn)管理系統(tǒng)為依托，結(jié)合其他集成系統(tǒng)的使用，優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)、改進(jìn)生產(chǎn)業(yè)務(wù)流程，實(shí)現(xiàn)高效、科學(xué)、穩(wěn)定的生產(chǎn)組織，實(shí)現(xiàn)效益最大化、成本最小化、庫(kù)存最小化、客戶滿意最大化的總體目標(biāo)。

本文的目的即在于從企業(yè)訂單管理、物料管理、生產(chǎn)過(guò)程跟蹤、質(zhì)量管理、產(chǎn)品外發(fā)跟蹤等方面著手，通過(guò)對(duì)MES系統(tǒng)實(shí)施前后的情況對(duì)比分析，研究以MES系統(tǒng)為代表的智能制造和信息技術(shù)在典型鋼鐵制造產(chǎn)線的應(yīng)用及其發(fā)展前景。

二、方法

酒鋼集團(tuán)不銹鋼生產(chǎn)線包含煉鋼、熱軋、冷軋等產(chǎn)線，在該產(chǎn)線的MES項(xiàng)目建設(shè)前，主要采用Excel文件、電子郵件、共享文件及手工臺(tái)帳等方式進(jìn)行生產(chǎn)管理。工作量較大且人工調(diào)整的速度和精度不能適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)情況的變化；生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)的收集與統(tǒng)計(jì)嚴(yán)重滯后，很難利用最新統(tǒng)計(jì)結(jié)果及時(shí)指導(dǎo)和調(diào)整生產(chǎn)節(jié)奏及工藝，無(wú)法實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)消耗及成本的精細(xì)化管理；由于沒(méi)有統(tǒng)一的系統(tǒng)平臺(tái)，各部門、各分廠以及各上下游機(jī)組間無(wú)法實(shí)現(xiàn)信息的實(shí)時(shí)共享，嚴(yán)重影響各部門及班組間的有效協(xié)作；成本分析、質(zhì)量分析所需基本數(shù)據(jù)均靠大量的手工收集操作，信息的正確性、完整性及實(shí)時(shí)性得不到保證，系統(tǒng)之間信息難以共享，已不能滿足不銹鋼分公司生產(chǎn)管理需要。

在這種情況下，不銹鋼分公司提出了建設(shè)MES生產(chǎn)管理信息化系統(tǒng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)從銷售、計(jì)劃、執(zhí)行、產(chǎn)出及發(fā)貨全流程管理，兼顧原材料、輔材、設(shè)備、能源等管理業(yè)務(wù)的建設(shè)需求。

不銹鋼MES系統(tǒng)架構(gòu)及主要功能如圖1和圖2：

其主要子系統(tǒng)實(shí)施前后對(duì)比如下。

質(zhì)量設(shè)計(jì)。包括工藝路徑配置、質(zhì)量主數(shù)據(jù)配置、工藝參數(shù)、性能檢驗(yàn)等。實(shí)施前，質(zhì)量設(shè)計(jì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、方法等信息主要以為紙質(zhì)文件為主，查閱困難，也不利于共享使用。而且對(duì)設(shè)計(jì)人員工作經(jīng)驗(yàn)和技能水平依賴性很強(qiáng)，一旦發(fā)生崗位變動(dòng)，新任職的人員需要大量時(shí)間來(lái)學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)和方法。而且在現(xiàn)場(chǎng)繁忙的生產(chǎn)過(guò)程中，操作人員并沒(méi)有時(shí)間來(lái)逐件核對(duì)產(chǎn)品屬性是否符合標(biāo)準(zhǔn)，只能是生產(chǎn)后的質(zhì)量檢驗(yàn)階段才能進(jìn)行檢查；實(shí)施后，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、方法儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，既可以隨時(shí)查閱、導(dǎo)出，對(duì)于設(shè)計(jì)人員的工作經(jīng)驗(yàn)和技能水平依賴程度很小。也可以在系統(tǒng)中很容易地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品規(guī)格、性能等數(shù)據(jù)的超標(biāo)報(bào)警，使操作人員在生產(chǎn)過(guò)程中能夠?qū)崟r(shí)發(fā)現(xiàn)并處理不合規(guī)的產(chǎn)品。

訂單管理。包括銷售訂單展開(kāi)、生產(chǎn)訂單生成及跟蹤、生產(chǎn)排程等。實(shí)施前，訂單的合并、計(jì)算、排程等工作均由人工完成，耗費(fèi)大量人力物力，出錯(cuò)率較高，而且訂單的執(zhí)行情況主要以操作人員填寫(xiě)報(bào)表——調(diào)度人員匯總——計(jì)劃人員查詢的方式來(lái)檢查，無(wú)法做到事前管控；實(shí)施后，訂單的合并、計(jì)算、排程等工作均由MES系統(tǒng)自動(dòng)完成，節(jié)省了計(jì)劃人員大量時(shí)間和精力，而且計(jì)劃人員可以直接從系統(tǒng)中實(shí)時(shí)查詢計(jì)劃執(zhí)行情況，銷售人員也可以實(shí)時(shí)向客戶通報(bào)訂單執(zhí)行情況，大大提升了客戶滿意度。

生產(chǎn)過(guò)程管理和數(shù)據(jù)采集。包括不銹鋼所有原材料、中間品、半成品、成品的全過(guò)程跟蹤。實(shí)施前，各個(gè)機(jī)組均以EXCEL電子表格和手工報(bào)表為主來(lái)記錄本機(jī)組的生產(chǎn)情況，操作人員費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且各機(jī)組各自為戰(zhàn)，沒(méi)有數(shù)據(jù)共享機(jī)制，互相之間的溝通協(xié)調(diào)主要通過(guò)電話進(jìn)行，生產(chǎn)的時(shí)間銜接全靠操作人員和調(diào)度人員憑經(jīng)驗(yàn)估算；實(shí)施后，大部分機(jī)組實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集，建立了一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理，所有操作、調(diào)度、計(jì)劃、管理人員都可以在角色權(quán)限允許的范圍內(nèi)查詢當(dāng)前每一件物料的實(shí)際狀態(tài)，各機(jī)組操作人員也可以隨時(shí)掌握其他機(jī)組當(dāng)前生產(chǎn)情況，相應(yīng)調(diào)整本機(jī)組生產(chǎn)節(jié)奏。

質(zhì)量控制。包括質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布、產(chǎn)品性能收集與偏差管理、質(zhì)量文檔發(fā)布等。實(shí)施前，產(chǎn)品化學(xué)成分均從化驗(yàn)室的信息管理系統(tǒng)得到，除了對(duì)數(shù)據(jù)及時(shí)性要求極高的煉鋼轉(zhuǎn)爐可以以遠(yuǎn)程屏幕共享的方式實(shí)時(shí)查詢中間品化學(xué)成分之外，其他機(jī)組僅能獲得本機(jī)組產(chǎn)品的最終成分?jǐn)?shù)據(jù)，且滯后于實(shí)物生產(chǎn)。產(chǎn)品物理性能以紙質(zhì)票據(jù)跟隨樣品發(fā)往檢驗(yàn)站，待檢驗(yàn)完成后仍以紙質(zhì)票據(jù)形式返回，耗費(fèi)人力且數(shù)據(jù)滯后；實(shí)施后，通過(guò)與化驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)的接口，可以在MES系統(tǒng)中顯示各個(gè)機(jī)組所有步驟的中間品成分信息，有助于各機(jī)組人員隨時(shí)調(diào)整控制成分。同時(shí)MES中也包含了物理性能檢驗(yàn)流程，檢驗(yàn)人員在物理性能檢驗(yàn)完成后直接錄入MES系統(tǒng)，生產(chǎn)人員即可實(shí)時(shí)查詢，節(jié)約了人力和時(shí)間。

庫(kù)區(qū)管理。包括各中間庫(kù)、成品庫(kù)的實(shí)時(shí)跟蹤與統(tǒng)計(jì)等。實(shí)施前，僅對(duì)工序成品（板坯、成品鋼卷）的成品庫(kù)有紙質(zhì)和電子表格臺(tái)賬管理，占用庫(kù)管人員大量時(shí)間，由此帶來(lái)賬面庫(kù)位變動(dòng)普遍滯后于實(shí)物變動(dòng)，經(jīng)常出現(xiàn)賬物不符的問(wèn)題。且各工序中間庫(kù)全靠人工管理，沒(méi)有臺(tái)賬，達(dá)不到精細(xì)化管理的要求；實(shí)施后，所有中間庫(kù)和成品庫(kù)在MES系統(tǒng)中統(tǒng)一編碼，移庫(kù)操作簡(jiǎn)單便捷，能夠?qū)崿F(xiàn)賬物相符，在提高了管理精細(xì)化程度的同時(shí)，也為以后的智能庫(kù)房、無(wú)人化工廠等信息系統(tǒng)提供了實(shí)施基礎(chǔ)。

三、結(jié)果

酒鋼不銹鋼MES系統(tǒng)于2014年8月整體投入上線運(yùn)行至今，軟件平臺(tái)的靈活性和開(kāi)放性使得MES系統(tǒng)能夠很好地適應(yīng)實(shí)際生產(chǎn)的情況，如工藝變化情況可以由技術(shù)質(zhì)量人員動(dòng)態(tài)配置到質(zhì)量設(shè)計(jì)模塊中，指導(dǎo)相應(yīng)工序生產(chǎn)。現(xiàn)在MES系統(tǒng)還可以跟蹤生產(chǎn)中鋼卷所有正常和異常的處理情況，規(guī)范了業(yè)務(wù)操作流程，使生產(chǎn)管理人員可以清楚地掌控生產(chǎn)情況，改變了沒(méi)有MES系統(tǒng)之前無(wú)法及時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)情況的狀況。此外每個(gè)分廠系統(tǒng)上線后，經(jīng)過(guò)與原有人工統(tǒng)計(jì)報(bào)表2-4個(gè)月的數(shù)據(jù)核對(duì)以及系統(tǒng)和流程兩方面相應(yīng)的調(diào)整，目前MES系統(tǒng)中生產(chǎn)數(shù)據(jù)符合實(shí)際情況，運(yùn)行穩(wěn)定，已經(jīng)為企業(yè)帶來(lái)現(xiàn)實(shí)的、潛在的經(jīng)濟(jì)效益，主要包括：

優(yōu)化了計(jì)劃和訂單管理，實(shí)現(xiàn)按訂單組織生產(chǎn)，冷軋產(chǎn)品訂單兌現(xiàn)率由2013年的92%提高到2017年的98%，平均全年減少非計(jì)劃兌現(xiàn)量3萬(wàn)噸。

通過(guò)全面質(zhì)量管理，提高產(chǎn)品成材率和合格率；板卷成材率比2013年提高0.19%。

通過(guò)庫(kù)存和訂單的優(yōu)化管理，降低了中間庫(kù)存約5000噸，減少了庫(kù)存資金占用。

由于提高了產(chǎn)銷一體化水平，提高臨時(shí)接單能力，加快產(chǎn)銷組織和市場(chǎng)反應(yīng)，縮短了市場(chǎng)稀缺品種規(guī)格的交貨周期，提高了產(chǎn)品的盈利能力。

自2013年第一條冷軋產(chǎn)線上線運(yùn)行至今，已經(jīng)積累了近5年的所有不銹鋼產(chǎn)品數(shù)據(jù)，隨著數(shù)據(jù)規(guī)模的增長(zhǎng)，今后可以以本系統(tǒng)為基礎(chǔ)，持續(xù)建設(shè)數(shù)據(jù)分析、關(guān)鍵指標(biāo)統(tǒng)計(jì)分析、輔助決策等功能，達(dá)到降低成本，提高生產(chǎn)效率、提升產(chǎn)品質(zhì)量等目的。

同時(shí)，因個(gè)別機(jī)組存在沒(méi)有二級(jí)過(guò)程控制系統(tǒng)或沒(méi)有一級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)的接口等情況，自動(dòng)化系統(tǒng)不完善，生產(chǎn)和工藝數(shù)據(jù)由操作人員手工錄入MES系統(tǒng)，未能有效減輕這些機(jī)組人員的工作量，由此可見(jiàn)，MES系統(tǒng)作為信息化體系中承上啟下的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集方面，對(duì)于底層自動(dòng)化的依賴性較強(qiáng)，對(duì)于一些投產(chǎn)較早的、信息化程度不高的產(chǎn)線來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)是一個(gè)瓶頸，在建設(shè)相關(guān)信息化系統(tǒng)時(shí)所需投入占比也比較大。

四、結(jié)論

從國(guó)內(nèi)總體上的MES系統(tǒng)的發(fā)展看，中國(guó)工業(yè)企業(yè)對(duì)MES層的認(rèn)識(shí)相對(duì)落后，信息孤島和缺損環(huán)鏈現(xiàn)象比國(guó)外突出，但也有一些公司在認(rèn)識(shí)觀念上由關(guān)注ERP系統(tǒng)到關(guān)注MES系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變也已開(kāi)始。從技術(shù)研究上看，MES系統(tǒng)的應(yīng)用正在向控制層和計(jì)劃層滲透。MES系統(tǒng)的功能的核心——計(jì)劃排產(chǎn)與執(zhí)行調(diào)度模塊正在普及，信息技術(shù)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化是MES系統(tǒng)發(fā)展和集成的基礎(chǔ)，MES系統(tǒng)正逐步得到發(fā)展和推廣。

MES系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)必然是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理的智能化和自適應(yīng)化，能夠根據(jù)制造環(huán)境的變化進(jìn)行智能設(shè)計(jì)、智能預(yù)測(cè)、智能調(diào)度、智能診斷和智能決策。而且系統(tǒng)對(duì)車間生產(chǎn)管理將在一個(gè)更加精確的管控指標(biāo)-實(shí)時(shí)信息閉環(huán)中，進(jìn)行更加精細(xì)化的管理與控制。

由此可見(jiàn)，隨著制造業(yè)智能化、自動(dòng)化的全面推廣應(yīng)用，MES逐漸成為企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)中不可缺少的一環(huán)，作為連通生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化與企業(yè)及ERP系統(tǒng)的橋梁，將會(huì)發(fā)揮越來(lái)越大的作用。

從酒鋼不銹鋼MES管理信息化系統(tǒng)的運(yùn)行情況來(lái)看，借助MES系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)從銷售、計(jì)劃、執(zhí)行、產(chǎn)出及發(fā)貨全流程管理，兼顧原材料、輔材、設(shè)備、能源等管理業(yè)務(wù)的建設(shè)需求。符合不銹鋼產(chǎn)品按訂單生產(chǎn)、差異化生產(chǎn)的組織模式，同時(shí)對(duì)于各產(chǎn)線信息流貫通具有極為顯著的提高。

從企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)管理情況來(lái)看，通過(guò)實(shí)施MES項(xiàng)目可以使生產(chǎn)集控系統(tǒng)與SAP系統(tǒng)進(jìn)行很好的銜接，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的生產(chǎn)模式、機(jī)構(gòu)設(shè)置、業(yè)務(wù)流程規(guī)范化，標(biāo)準(zhǔn)化，從而全方位提高企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)和信息化管理水平。對(duì)企業(yè)內(nèi)部成本實(shí)施精確控制，極大地提升生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和服務(wù)水平。